專題8　物理解答題（解析版）

專題8物理解答題【命題重點】物理解答題在中考試卷中主要有兩種類型:力學(xué)綜合計算題和電學(xué)綜合計算題。力學(xué)計算中往往涉及速度、壓強、浮力、功和功率、簡單機械的運用等。電學(xué)計算往往涉及電壓、電流、電阻、電功和電功率等的計算?！痉椒ㄒc】計算題的一般解答步驟:①認真審題,明確現(xiàn)象與過程,明確給出的條件并挖掘題中的隱含條件。②確定答題的方向,弄清在考什么知識點,選擇合適的規(guī)律與公式。③列出表達式,注意適用條件和量的一一對應(yīng)。④代入數(shù)據(jù)求解,注意單位統(tǒng)一?！纠}精析】類型1力學(xué)綜合計算題如圖所示，甲是半徑為R＝0.5米的光滑的14半圓弧槽與一粗糙的水平面相連接，將重為G＝100N的物體從斜面頂端由靜止釋放，測出在水平面上滑行距離為s1＝1m處停下來。圖乙是一個粗糙的半徑為R＝0.5m的14半圓弧槽與和甲中同樣粗糙的水平面相連接，將甲中的物體也從乙斜槽頂端由靜止釋放，測出在水平面上滑行距離為s（1）乙中重力對物體做的功；（2）乙中物體在水平面上的摩擦力f為多少？（3）乙中物體在粗糙的14【解答】解：（1）乙中，物體下降的高度h＝R，重力對物體做的功：W＝Gh＝GR＝100N×0.5m＝50J；（2）甲中物體在水平面上克服摩擦做的功等于物體沿光滑的14GR＝fs1，則乙中物體在水平面上的摩擦力：f=GR（3）由題可知，GR＝W′+fs2，所以，乙中物體在粗糙的14W′＝GR﹣fs2＝50J﹣50N×0.8m＝10J。答：（1）乙中重力對物體做的功是50J；（2）乙中物體在水平面上的摩擦力為50N；（3）乙中物體在粗糙的14東京奧運會61公斤級舉重比賽中，冠軍獲得者李發(fā)彬在完成挺舉166公斤時，由于重心不穩(wěn)，做出了金雞獨立的高難度動作，轟動了全世界。已知比賽時李發(fā)彬體重為60公斤，每只舉重專用鞋鞋底面積約為200cm2，挺舉時他用了10s時間將杠鈴舉高了2m并保持靜止，如圖所示。請回答：（1）舉重運動員上臺比賽時雙手涂抹白色鎂粉的目的是增大摩擦力。（2）杠鈴的重力為多少？（3）李發(fā)彬?qū)⒏茆徟e高的功率是多少？（4）金雞獨立時，李發(fā)彬?qū)Φ孛娴膲簭娪卸啻螅俊窘獯稹拷猓海?）舉重運動員上臺比賽時雙手涂抹白色鎂粉，增大手和杠鈴的接粗面粗糙程度，增大摩擦力；（2）杠鈴的重力G杠＝m杠g＝166kg×10N/kg＝1660N；（3）李發(fā)彬?qū)⒏茆徟e高的功W＝G杠h＝1660N×2m＝3320J，李發(fā)彬?qū)⒏茆徟e高的功率P=W（4）李發(fā)彬?qū)Φ孛娴膲毫＝G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，接觸面積為200cm2＝2×10﹣2m2，李發(fā)彬?qū)Φ孛娴膲簭妏=FS=答：（1）舉重運動員上臺比賽時雙手涂抹白色鎂粉的目的是增大摩擦力。（2）杠鈴的重力為1660N；（3）李發(fā)彬?qū)⒏茆徟e高的功率是332W；（4）金雞獨立時，李發(fā)彬?qū)Φ孛娴膲簭娛?×104Pa。如圖甲所示，用鋼絲繩將一個實心圓柱形混凝土構(gòu)件從河里以0.05m/s的速度豎直向上勻速提起，圖乙是鋼絲繩的拉力F隨時間t變化的圖像，整個提起過程用時100s，已知河水密度為1.0×103kg/m3，混凝土的密度為2.8×103kg/m3，鋼鐵的密度為7.9×103kg/m3，g取10N/kg，不計河水的阻力，試求：（1）0～60s內(nèi)鋼絲拉力所做的功為多少？（2）實心混凝土構(gòu)件的體積為多少？（3）通過計算說明，此構(gòu)件為純混凝土還是混凝土中帶有鋼鐵骨架？【解答】解：（1）前60s上升高度h＝s＝vt＝0.05m/s×60s＝3m；拉力F做的功W＝F1s＝825N×3m＝2475J；（2）由圖知t＝60s前拉力F1＝825N，因構(gòu)件從河中勻速提起，此時有F浮+F1＝G，t＝80s后拉力F2＝1200N，此時有F2＝G，所以，F(xiàn)?。紽2﹣F1＝1200N﹣825N＝375N；由F?。溅阉甮V排得構(gòu)件的體積V排=F浮ρ（3）因構(gòu)件完全浸沒，則V＝V排＝0.0375m3；又重力G＝1200N，根據(jù)G＝mg＝ρgV可得：構(gòu)件的密度ρ件=mV=GVg=1200N0.0375所以此構(gòu)件是混凝土中帶有鋼鐵骨架。答：（1）0～60s內(nèi)鋼絲拉力所做的功為2475J；（2）實心混凝土構(gòu)件的體積為0.0375m3；（3）通過計算說明，此構(gòu)件為混凝土中帶有鋼鐵骨架。為了控制疫情，全國很多地方實行疫區(qū)封閉管理，并使用無人機進行常態(tài)化安全巡查。如圖甲所示，是正在巡查?的無人機。無人機起飛前，放在地面上時要確?！八哪_”著地；啟動后，利用遙控器可控制它運動和工作。無人機的部分參數(shù)如表。求：機身質(zhì)量/kg2.4四腳著地總面積/cm210電池充滿后儲存電能/J36000最大水平速度/（m?s﹣1）5機身尺寸/mm400×300×200最大上升速度/（m?s﹣1）1（1）使無人機上升的力其施力物體是③。①無人機②螺旋槳③空氣④地面（2）如圖乙，交警正在使用此款無人機進行掃碼進城登記，當(dāng)無人機載著600g含二維碼的海報上升10m的過程中，無人機克服重力所做的功？（3）無人機充滿電后在水平方向上以最大速度勻速飛行時一次可飛行5km，且電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為60%，求無人機以最大水平速度沿水平方向勻速飛行過程中受到的推力F?！窘獯稹拷猓海?）當(dāng)無人機的電機帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動時，對下方空氣施加向下的作用力，根據(jù)物體間力的作用是相互的，空氣對它施加向上的反作用力，所以使無人機上升的力其施力物體是空氣，故③正確；（2）無人機載物后的總質(zhì)量m＝2.4kg+0.6kg＝3kg，總重力：G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N，上升10m的過程中，無人機克服重力做的功：W＝Gh＝30N×10m＝300J；（3）由η=WW＝ηW電＝60%×36000J＝21600J，由W＝Fs得水平推力：F=W故答案為：（1）③；（2）無人機克服重力所做的功為300J；（3）無人機以最大水平速度沿水平方向勻速飛行過程中受到的推力為4.32N。如甲圖所示，長2m的輕質(zhì)杠桿AB可繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動，支點O在杠桿AB的中點。將邊長為20cm的均勻?qū)嵭恼襟w甲用細繩系于杠桿的C處，并放在水平放置的力傳感器上，甲物體與力傳感器固定在一起。乙物體懸掛在D點，OC＝OD＝0.5m。將乙物體在OB間移動過程中，力傳感器示數(shù)F與乙物體懸掛處距支點的水平距離x的圖像如圖乙所示。杠桿始終水平平衡，細繩始終伸直，不計細繩重且細繩不可伸長。求：（1）甲物體的質(zhì)量；（2）乙物體懸掛在D點時，甲物體對力傳感器的壓強；（3）乙物體懸掛在D點時，若沿豎直方向?qū)⒓椎淖笥覂蛇吀髑腥ズ穸葹閍2【解答】解：（1）由圖乙可知，當(dāng)x為0時，力傳感器受到的壓力為80N，由圖甲可知，乙物體懸掛處在支點上，力臂為0，則由杠桿平衡條件：F乙×0＝F甲1×0.5m，可知，此時杠桿在C點受到的豎直向下的拉力F甲1＝0，即C點下面的繩子沒有拉力，甲物體的重力G甲等于力傳感器受到的壓力80N，則甲物體的質(zhì)量為：m甲（2）由圖乙可知，當(dāng)x為0.8m時，力傳感器受到的壓力為0，則此時杠桿在C點受到的豎直向下的拉力F甲2＝80N，則由杠桿平衡條件：F乙×0.8m＝F甲2×0.5m，可知，乙物體懸掛處對杠桿的拉力F乙＝50N；當(dāng)乙物體掛在D處時，由杠桿平衡條件：F乙×0.5m＝F甲3×0.5m，可知，此時杠桿在C點受到的豎直向下的拉力F甲3＝50N，則力傳感器受到的壓力為：80N﹣50N＝30N，又由題干可知，受力面積為：S＝（20cm）2＝400cm2＝0.04m2則力傳感器受到的壓強為：p=F（3）由“乙物體懸掛在D點時，若沿豎直方向?qū)⒓椎淖笥覂蛇吀髑腥ズ穸葹閍2G甲杠桿在C點受到的拉力為：F甲4＝G甲′﹣12N＝（68﹣4a）N，此時乙物體懸掛處對杠桿的力的力臂為（50﹣a）cm，則由杠桿平衡條件：F乙即50×（50﹣a）＝（68﹣4a）×50，可得a的值為6cm；由圖乙可知，力傳感器受到甲的壓力或者拉力時，力傳感器都有示數(shù)；則本小題還有一種情況，即杠桿在C點受到的拉力為：F甲4′＝G甲′+12N＝（92﹣4a）N，同理，由杠桿平衡條件：F乙即50×（50﹣a）＝（92﹣4a）×50，可得a的另一個值為14cm。答：（1）甲物體的質(zhì)量為8kg；（2）乙物體懸掛在D點時，甲物體對力傳感器的壓強為750Pa；（3）a的值為6cm或者14cm。類型2電學(xué)綜合計算題物理興趣小組設(shè)計了一個便攜式水深測量儀。它主要是由探頭A和控制盒B構(gòu)成，它們之間用有絕緣皮的細導(dǎo)線相連形成回路，如圖甲所示。其中探頭A是一個底面積為10cm2、高5cm、重2.5N的圓柱體，探頭A的底部為壓敏電阻R（R與水接觸的表面涂有絕緣漆），工作時底部始終與水平面相平，壓敏電阻R隨表面壓力大小的變化如圖乙所示。A和B間的電路連接關(guān)系如圖丙所示，其中電源電壓恒為3V，電流表盤改裝成深度表（導(dǎo)線的重力與體積均不計）。興趣小組的同學(xué)將探頭A緩慢放入水中，求：（1）探頭A剛好全部浸入水中時，R底部受到水的壓強是多少Pa？（2）探頭A全部浸入水中時，導(dǎo)線對探頭A的拉力是多少N？（3）將探頭投入看似不深的水平池底，靜止時（R與池底未緊密結(jié)合）導(dǎo)線已松弛，電流表示數(shù)是0.4A，則表盤0.4A處應(yīng)該標水的深度值為多少m？【解答】解：（1）探頭A剛好全部浸入水中時，R底部的深度：h＝5cm＝0.05m，R底部受到水的壓強：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m＝500Pa；（2）探頭A全部浸入水中時，排開水的體積：V排＝V＝Sh＝10cm2×5cm＝50cm3＝5×10﹣5m3，受到的浮力：F?。溅裧V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣5m3＝0.5N，探頭A處于平衡狀態(tài)，由F?。紾﹣F′可得，導(dǎo)線對探頭A的拉力：F′＝G﹣F?。?.5N﹣0.5N＝2N；（3）由圖丙可知，電路為壓敏電阻R的簡單電路，電流表測電路中的電流，當(dāng)電流表示數(shù)是0.4A時，由I=UR=UI=由圖乙可知，壓敏電阻R表面受到的壓力F＝75N，探頭A受到池底的支持力：F支持＝G﹣F?。?.5N﹣0.5N＝2N，水對A底部的壓力：F水壓＝F﹣F支持＝75N﹣2N＝73N，則壓敏電阻受到水的壓強：p′=FS=水的深度：h′=p所以，表盤0.4A處應(yīng)該標水的深度值為7.3m。答：（1）探頭A剛好全部浸入水中時，R底部受到水的壓強是500Pa；（2）探頭A全部浸入水中時，導(dǎo)線對探頭A的拉力是2N；（3）表盤0.4A處應(yīng)該標水的深度值為7.3m。某學(xué)習(xí)小組，制作了一個探究“滑動摩擦力與壓力大小關(guān)系”的實驗裝置，如圖甲所示。絕緣的輕質(zhì)木板，壓在硬性輕質(zhì)且光滑的金屬滑片上，木板和金屬滑片均水平放置且足夠長，電路開關(guān)閉合時，可通過改裝后的電流表讀出滑片所受壓力F的大小。重為5.5N的鐵塊通過細線繞過定滑輪（不計繩重和摩擦），與重為0.5N的空桶相連，將鐵塊放在水平木板上時，滑片恰好在滑動變阻器R2底端，電阻不計的彈簧被壓縮，此時電路的總功率P＝0.6W，R1的功率記為P1。實驗裝置通過向桶中加入細沙，改變鐵塊對木板的壓力；水平向左推動木板時，鐵塊始終保持靜止，通過始終在水平方向的拉力傳感器（位置可隨鐵塊一起相對地面上下調(diào)節(jié)）的示數(shù)，可得出木板與鐵塊之間摩擦力的大小。電路中，電源電壓恒為3V，R2阻值分布均勻（阻值與長度成正比）。彈簧長度變化量與壓力的關(guān)系如圖乙所示。小組實驗后，得到壓力F壓和拉力傳感器示數(shù)F的數(shù)據(jù)如表丙所示。F壓/N012345F/N00.250.50.7511.25（1）若鐵塊的底面積為20cm2，當(dāng)F＝1N時，鐵塊對木板的壓強為多少？（2）學(xué)習(xí)小組應(yīng)當(dāng)將電流表的哪個刻度改為壓力5N？（3）若壓力為0時，滑片恰好在R2的頂端，此時R1的功率記為P2，且P1：P2＝1：9當(dāng)電流表的示數(shù)為0.5A時，向桶中加入細沙的重力為多少？【解答】解：（1）由表格可知當(dāng)F＝1N時，木板受到的壓力F壓＝4N，鐵塊對木板的壓強：p=F（2）重為5.5N的鐵塊通過細線繞過定滑輪（不計繩重和摩擦），與重為0.5N的空桶相連，將鐵塊放在水平木板上時，滑片恰好在滑動變阻器R2底端，此時鐵塊受到的壓力：F壓1＝G鐵塊﹣G桶＝5.5N﹣0.5N＝5N，此時定值電阻和滑動變阻器的最大電阻串聯(lián)接入電路，電路的總功率P＝0.6W，通過電路的電流：I=P所以應(yīng)當(dāng)將電流表0.2A的刻度改為壓力5N；（3）定值電阻和滑動變阻器的最大電阻串聯(lián)接入電路時，R1的功率記為P1，則P1＝I2R1＝（0.2A）2×R1，壓力為0時，滑片恰好在R2的頂端，此時電路為定值電阻的簡單電路，此時R1的功率記為P2，則P2=U已知P1：P2＝1：9，即I2R1U2當(dāng)電流表的示數(shù)為0.5A時，根據(jù)歐姆定律可得此時電路總電阻：R′=UI'=串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，則滑動變阻器接入電路的阻值：R2＝R′﹣R1＝6Ω﹣5Ω＝1Ω，定值電阻和滑動變阻器的最大電阻串聯(lián)接入電路時，電路總電阻：R=UI=滑動變阻器的最大阻值：R2＝R﹣R1＝15Ω﹣5Ω＝10Ω，由圖乙可知彈簧的最大伸長量為5cm，彈簧受到的最大壓力為5N，所以滑動變阻器的長度為5cm，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.5A時，鐵塊受到的壓力F壓′=10Ω?1Ω10Ω×空桶和沙子的總重力：G＝G鐵塊﹣F壓′＝5.5N﹣4.5N＝1N，向桶中加入細沙的重力為：G沙子＝G﹣G桶＝1N﹣0.5N＝0.5N。答：（1）若鐵塊的底面積為20cm2，當(dāng)F＝1N時，鐵塊對木板的壓強為2000Pa；（2）學(xué)習(xí)小組應(yīng)當(dāng)將電流表0.2A的刻度改為壓力5N；（3）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.5A時，向桶中加入細沙的重力為0.5N。小強的爸爸在國外買了一臺家用智能電熱馬桶蓋（如圖甲），小強從此立志學(xué)好物理，長大后創(chuàng)新設(shè)計推進“中國造”．圖乙是小強設(shè)計的便座加熱電路，R1和R2是兩個定值電阻（表示兩個電熱絲），單刀雙擲開關(guān)S2可接a或b，該電路通過開關(guān)S1和S2的不同接法組合，實現(xiàn)“高溫擋、中溫擋、低溫擋”三種加熱功能。已知智能電熱馬桶蓋低溫擋功率P1＝22W，中溫擋功率為P2＝44W。求（1）低溫擋工作時，電路中的電流；（2）R1和R2的阻值；（3）求高溫擋功率P3?！窘獯稹拷猓河呻娐穲D可知，開關(guān)S1斷開、S2接a時，R1、R2串聯(lián)，電路的總電阻最大，由P=U開關(guān)S1閉合、S2接b時，R1、R2并聯(lián)，電路的總電阻最小，由P=U當(dāng)S2接a端時，且閉合S1，只有R1接入電路，此時為中溫擋，（1）低溫擋工作時，由P＝UI得，電路中的電流：I1=P（2）當(dāng)S1閉合、S2在a時，為中溫擋，由P=UR1=U2P當(dāng)S1斷開、S2在a時，為低溫擋，，由P=UR總=U2P根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和可知：R2＝R總﹣R1＝2200Ω﹣1100Ω＝1100Ω；（3）當(dāng)S1閉合S2在b時，為高溫擋：則：P3=U答：（1）低溫擋工作時，電路中的電流為0.1A；（2）R1和R2的阻值都是1100Ω；（3）高溫擋功率P3為88W?？諝庹ㄥ?，因其烹制食物脂防含量低，美味酥脆，無油煙味，深受廣大市民青睞。如圖甲所示為某品牌空氣炸鍋，其發(fā)熱元件為兩個電阻，內(nèi)部電路可簡化為如圖乙所示電路。已知額定電壓為220V，發(fā)熱擋位有高、中、低三擋：低溫擋功率P低為193.6W，中溫擋功率P中為242W。當(dāng)開關(guān)S2接a，開關(guān)S1斷開時為低溫擋，閉合時為中溫擋。某次用此空氣炸鍋高溫擋加工薯條200g用時2min，若原料薯條溫度為20℃，炸熟溫度至少需要達到170℃，薯條的比熱容c薯條＝3.63×103J/（kg?℃），求：（1）薯條吸收的熱量；（2）R1的阻值；（3）空氣炸鍋高溫擋的功率P高。【解答】解：（1）依據(jù)題意可知薯條炸熟需吸收的熱量根據(jù)Q吸＝c薯條mΔt＝3.63×103J/（kg?℃）×0.200kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J；（2）當(dāng)S1閉合，S2接a時，R1短路，只有電阻R2，此時對應(yīng)中溫擋；則有P中=U2R2可求得R2當(dāng)S1斷開，S2接a時，電阻R1、R2串聯(lián)，電阻最大，則電功率最小，對應(yīng)的是低溫擋；由P低=U2R1+R2可得R1+R2=U2P低=(220V)2193.6W=（3）當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2與b連接時電路中的電阻R1、R2并聯(lián)，則R并=R1R2R1答：（1）薯條吸收的熱量為1.089×105J；（2）R1的阻值為50Ω；（3）空氣炸鍋高溫擋的功率P高為1210W。某家用速熱式電熱水器的銘牌標明，加熱功率4400W，保溫功率100W，水箱容積25L；其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，R1、R2是水箱中加熱盤內(nèi)的電熱絲，水箱放滿水后閉合開關(guān)S1開始加熱，當(dāng)水溫升高到40℃時，溫控開關(guān)S2自動切換到保溫狀態(tài)。（1）R1的阻值是多少？（2）如果熱水器每天平均保溫20h，則這臺電熱水器正常工作時每天因保溫要消耗的電能是多少？（3）當(dāng)電熱水器正常工作時，加熱110s，可使一整箱水溫度由20℃上升到24℃，則該電熱水器的效率是多少？[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），不考慮溫度對電阻的影響]【解答】解：（1）由P=U2R知，當(dāng)開關(guān)S2接a時，熱水器出于保溫擋，則電路的總功率為Ra＝R1+R2=當(dāng)開關(guān)S2接b時，熱水器出于加熱檔，則電路的總功率為Rb＝R2=U2P所以，R1的阻值為：R1＝Ra﹣Rb＝484Ω﹣11Ω＝473Ω；（2）熱水器每天保溫20h，熱水器消耗的電能為：W＝P保溫t＝100W×20×60×60s＝7.2×106J；（3）水箱容積為25L，由密度公式得，水箱裝滿水時，水的質(zhì)量為：m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×25×10﹣3m3＝25kg，一整箱水溫度由20℃上升到24℃時，水吸收的熱量為：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×25kg×（24℃﹣20℃）＝4.2×105J，熱水器加熱用時110s，則熱水器消耗的電能為W′＝P加熱t(yī)′＝4400W×110s＝4.84×105J，該電熱水器的效率為：η=Q答：（1）R1的阻值為473Ω；（2）熱水器每天保溫20h，熱水器消耗的電能為7.2×106J；（3）電熱水器的效率約為86.8%?！踞槍τ?xùn)練】1．如圖是蘋果自動篩選裝置。原理是：傳送帶上蘋果經(jīng)過壓力檢測點時，使壓敏電阻R的阻值發(fā)生變化，AB間的電壓也隨之發(fā)生改變，當(dāng)質(zhì)量小于一定值的蘋果經(jīng)過壓力監(jiān)測點，使R0兩端電壓小于5V時，機械裝置啟動，將質(zhì)量不達標的蘋果推出傳送帶，實現(xiàn)自動篩選。已知電源電壓恒為15V，R0＝30Ω，壓敏電阻R的阻值隨壓力F的變化關(guān)系如表所示：壓力F/N012345阻值R/Ω1208060454038（1）當(dāng)檢測點上沒有蘋果時，1min內(nèi)整個電路消耗的總功率；（2）當(dāng)檢測點上沒有蘋果時，1min內(nèi)電阻R0消耗的電能；（3）該篩選裝置可將重為多少牛以下的蘋果推出傳送帶？【解答】解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)檢測點上沒有蘋果時，壓敏電阻的阻值為120Ω，串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律結(jié)合歐姆定律可得此時通過電路的電流：I=U1min內(nèi)整個電路消耗的總功率：P＝UI＝15V×0.1A＝1.5W；（2）當(dāng)檢測點上沒有蘋果時，R0兩端的電壓U0＝IR0＝0.1A×30Ω＝3V，則1min內(nèi)電阻R0消耗的電能：W＝UIt＝3V×0.1A×60s＝18J；（3）當(dāng)R0兩端電壓U0＝5V時，由歐姆定律可得此時電路中的電流：I′=U串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，則R兩端的電壓：UR＝U﹣U0＝15V﹣5V＝10V，此時壓敏電阻的阻值：R′=URI'由表格數(shù)據(jù)可知，此時壓敏電阻受到的壓力為2N，該篩選裝置可將重為2N以下的蘋果推出傳送帶。答：（1）當(dāng)檢測點上沒有蘋果時，1min內(nèi)整個電路消耗的總功率為1.5W；（2）當(dāng)檢測點上沒有蘋果時，1min內(nèi)電阻R0消耗的電能為18J；（3）該篩選裝置可將重為2N以下的蘋果推出傳送帶。2．小明設(shè)計了如圖所示的實驗裝置，通過電流表的示數(shù)來探究不同物體在木板上所受摩擦力的大小。將物體放置在水平的長木板上，導(dǎo)電性能良好的彈簧右端與物體及滑動變阻器R1滑片P相連（不計滑片與滑動變阻器線圈間的摩擦）滑動變阻器長18cm，其阻值隨長度均勻變化；彈簧處于原長時，指針正好指在a端。探究過程中，滑片P始終在a、b間，彈簧的左端固定在墻壁上。R0＝5Ω，電源電壓為3V。問：（1）用F1＝10N的力向右拉動長木板，當(dāng)指針P穩(wěn)定時，指在變阻器離b端15cm處，此時物體A受到的摩擦力為9N，電流表的示數(shù)為0.1A，求變阻器R1的最大電阻。（2）將物體B放在長木板上，用F2＝20N的力向右拉動長木板，當(dāng)指針P穩(wěn)定時，指在變阻器離b端13cm處，B物體所受的摩擦力是多少？【解答】解：（1）由圖可知，R1與R0串聯(lián)，電流表測電路中的電流，用F1＝10N的力向右拉動長木板，當(dāng)指針P穩(wěn)定時，指在變阻器離b端15cm處，電路中的電流I＝0.1A，由I=UR總=UI=R1接入電路中的電阻：Rb＝R總﹣R0＝30Ω﹣5Ω＝25Ω，因滑動變阻器總長18cm，其阻值隨長度均勻變化，所以，變阻器R1的最大電阻：R1=25Ω15cm×（2）設(shè)彈力大小與形變量的比值為k，則F＝kΔx，用F1＝10N的力向右拉動長木板，當(dāng)指針P穩(wěn)定時，指在變阻器離b端15cm處，Δx1＝18cm﹣15cm＝3cm，用F2＝20N的力向右拉動長木板，當(dāng)指針P穩(wěn)定時，指在變阻器離b端13cm處，Δx2＝18cm﹣13cm＝5cm，因物塊穩(wěn)定后靜止處于平衡狀態(tài)，受到的摩擦力和拉力是一對平衡力，所以，物體受到的摩擦力f＝F，則：f1Δx解得：f2＝15N。答：（1）變阻器R1的最大電阻為30Ω；（2）B物體所受的摩擦力是15N。3．如圖甲所示，薄壁圓柱形容器放在水平臺上，容器的底面積S容＝100cm2，質(zhì)量均勻的圓柱體物塊上表面中央用足夠長的細繩系住，懸掛于容器中。以恒定速度向容器中緩慢注入水（每分鐘注入100g），直至注滿容器為止，細繩的拉力大小與注入水時間的關(guān)系圖像如圖乙所示。ρ水＝1g/cm3，g＝10N/kg，物塊不吸水，忽略細繩體積、液體擾動等其它次要因素。求：（1）注入水前圓柱體物塊的下表面到容器底部的距離L1。（2）物塊的體積。（3）當(dāng)細繩的拉力為0.9N時，水對物塊下表面的壓強?！窘獯稹拷猓海?）每分鐘注入100g水，分析圖象可知，第4min時，水面剛好接觸物塊下底面，注水質(zhì)量為400g，則水的體積為：V1=m水ρ水的深度為：L1=V（2）物塊的重力等于開始時的拉力，即：G物＝2.4N，則m物=G第7min時水面剛好與物塊的上表面相平，則F浮＝G物﹣F＝2.4N﹣0.4N＝2N，根據(jù)阿基米德原理可知：物體的體積為：V物＝V排=F浮ρ水g=2N（3）從第4min到第7min注水質(zhì)量為300g，根據(jù)密度公式可知注水體積V2=m水ρ細繩拉力不為零，說明細繩一直處于拉直狀態(tài)，物塊位置沒有移動，V物+V2＝S容h物，代入數(shù)據(jù)得：h物＝5cm；則：S物=V物?物=200cm當(dāng)細繩拉力為0.9N時，F(xiàn)?。紾物﹣F＝1.5N，即為水對物塊底面的壓力F壓；則水對物塊下表面的壓強為：p=F答：（1）注水前圓柱體物塊的下表面到容器底部的距離L1為4cm；（2）物體的體積為200cm3；（3）當(dāng)細繩的拉力為0.9N時，水對物塊下表面的壓強為375Pa。4．如圖所示為某小區(qū)道閘的結(jié)構(gòu)原理，質(zhì)量8kg、長4m的長直桿AB通過P、Q兩點，固定在半徑為15cm的圓盤C上，圓盤C能夠繞O點自由轉(zhuǎn)動，通過P點帶動直桿轉(zhuǎn)動。O點距A端為20cm，OP為圓盤直徑，圓盤C與電動機M用齒輪連接。電動機M的齒輪盤順時針轉(zhuǎn)動時，長直桿AB隨圓盤C逆時針轉(zhuǎn)動。（g取10N/kg）（1）求桿AB水平靜止時，電動機齒輪對圓盤C齒輪的力；（2）若不計摩擦，電動機的平均輸出功率為72W，求道閘直桿從水平轉(zhuǎn)到豎直位置完全打開需要的時間；（AB垂直地面、不計能量損失）（3）道閘勻速抬高，圓盤C齒輪受力怎么變？【解答】解：（1）杠桿自重提供阻力：G＝mg＝8kg×10N/kg＝80N；由杠桿平衡公式可知：F1L1＝GL2；作用在杠桿的動力：F1＝L2L1×G＝1.8m0.15m×80N＝960N；（2）不計摩擦，即額外功為零，此時電動機克服杠桿自重做的有用功等于消耗電能的總功。此時杠桿重心被提高：h＝1.8m。即：W總＝W有；Pt＝Gh.轉(zhuǎn)動時間t＝GhP＝80N×1.8m72W＝2s；（3）由杠桿平衡條件可知：F1L1＝GL2，其中G不變，L1不變，則F1與L2的變化有關(guān)成正比。當(dāng)杠桿抬高時，杠桿自重的力臂L2不斷減小，所以圓盤C齒輪受力F1不斷變小。答：（1）桿AB水平靜止時，電動機齒輪對圓盤C齒輪的力為960N；（2）道閘直桿從水平轉(zhuǎn)到豎直位置完全打開需要的時間2s；（3）道閘勻速抬高，圓盤C齒輪受力不斷變小。5．如圖甲所示，鉛筆和羊角錘用一根細繩連接恰好能在桌子邊緣靜止，每次擺動羊角錘，最后都能靜止如圖甲，此時只有筆尖跟桌面接觸，并且鉛筆恰好水平。分析時可以把鉛筆、羊角錘和繩子組成的整體看成一個杠桿，示意圖（忽略了粗細）如圖乙。假設(shè)錘頭重力集中在D點，木柄重力集中在AD中點H處，F(xiàn)點在木柄上且處于O點正下方。羊角錘錘頭質(zhì)量m1＝0.6kg，木柄質(zhì)量m2＝0.4kg，鉛筆和細繩質(zhì)量不計。測得OB＝15cm，AD＝30cm。求：（1）O點處的筆尖受到的支持力。（2）FD的長度?！窘獯稹拷猓海?）羊角錘錘頭質(zhì)量：m1＝0.6kg，木柄質(zhì)量：m2＝0.4kg，因鉛筆和細繩質(zhì)量不計，故整個裝置的重力：G＝mg＝（m1+m2）g＝（0.6kg+0.4kg）×9.8N/kg＝9.8N；筆對O點的壓力大?。篎壓＝G＝9.8N，根據(jù)力的相互性，O點處的筆尖受到的支持力為：F′＝F＝9.8N；（2）方法一：杠桿的示意圖如下圖所示，O為支點，阻力：G2＝m2g，由數(shù)學(xué)知識，阻力臂：L2＝OR＝HF×cos∠FHS，動力：G1＝m1g﹣﹣﹣﹣③，動力臂：L1＝OT＝FD×cos∠FHS，根據(jù)杠桿的平衡條件G1×L1＝G2×L2；而HF＝（AD2故m1g×FD×cos∠FHS＝m2g×（AD2?FD）×cos∠FHS＝m2g×（故FD=m2m方法二：根據(jù)杠桿平衡條件得：F1L1＝F2L2，F(xiàn)1則FHFD解得：FD＝6cm。答：（1）O點處的筆尖受到的支持力為9.8N。（2）FD的長度為6cm。6．圖甲是某款電熨斗，圖乙是其電路原理圖。R1、R2為發(fā)熱體。其銘牌如下表所示，通過開關(guān)S實現(xiàn)溫度控制，S閉合時為高溫擋。（1）求R1的阻值；（2）在使用過程中，若電熨斗10min消耗電能1.32×105J，求在這段時間內(nèi)電熨斗處低溫擋工作所用的時間t1和高溫擋工作所用的時間t2；（3）為了適應(yīng)不同室溫和更多衣料，小明對電路做了改進，將R2換成滑動變阻器R3，如圖丙所示，R1、R3均為發(fā)熱體。假定電熨斗每秒鐘散失的熱量Q跟電熨斗表面溫度與環(huán)境溫度的溫度差Δt關(guān)系如圖丁所示。在一個20℃的房間，要求電熨斗表面保持220℃不變，應(yīng)將R3的阻值調(diào)為多大？型號：HU15816額定電壓220V頻率50Hz低溫擋功率100W高溫擋功率500W【解答】解：（1）觀察圖乙可知當(dāng)S閉合時R2被短路，只有R1接入電路，此時對應(yīng)高溫擋；由P=U2RR1=U2P（2）已知時間與所消耗電能，可計算出這段時間電熨斗的平均功率為；P平均=W因為100W＜220W＜500W，所以這段時間內(nèi)電熨斗在100W到500W之間切換；設(shè)電熨斗在P1＝100W下工作時間為t1，則有W＝P1t1+P2（600s﹣t1），即1.32×105J＝100Wt1+500W×（600s﹣t1），解得：t1＝420s；即電熨斗在P1＝100W下工作了420s，在P2＝500W下工作了t2＝600s﹣420s＝180s；（3）由題干可知室溫為20℃，電熨斗表面為220℃，則溫差Δt＝220℃﹣20℃＝200℃；觀察圖像丁可知，在溫差為200℃下電熨斗每秒鐘散失的熱量為400J；則損失熱量的功率為：P損=W要想保持電熨斗表面溫度不變，則電熨斗的加熱功率P加熱＝400W；電路丙中的加熱功率P加熱=U2R1+R3答：（1）R1的阻值是96.8Ω；（2）在這段時間內(nèi)電熨斗處于高溫擋與低溫擋相互切換的狀態(tài)，電熨斗在P＝100W下工作了420s，在P＝500W下工作了180s；（3）如果要求電熨斗表面溫度不變，應(yīng)將R3的阻值調(diào)為24.2Ω。7．為實現(xiàn)自動控制，小明同學(xué)利用電磁繼電器（電磁鐵線圈電阻不計）制作了具有延時加熱、保溫、消毒等功能的恒溫調(diào)奶器，其電路圖如圖甲所示.控制電路中，電壓U1＝3V，定值電阻R0＝50Ω，熱敏電阻R的阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示；工作電路中，電壓U＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω.已知恒溫調(diào)奶器容量為2kg，水溫達到80℃時銜鐵會跳起。（c水＝4.2×103J/（kg?℃）（1）求銜鐵剛跳起時，通過電磁鐵線圈的電流。（2）求工作電路在保溫狀態(tài)下的電功率。（3）當(dāng)調(diào)奶器加滿溫度為25℃的水，加熱元件工作500s后銜鐵跳起，求此過程中水吸收的熱量及恒溫調(diào)奶器的加熱效率?！窘獯稹拷猓海?）由圖可知當(dāng)溫度為80℃時，熱敏電阻的阻值為100Ω，串聯(lián)電路總電阻等于各分電阻之和，所以控制電路的總電阻為：R控＝R+R0＝100Ω+50Ω＝150Ω，銜鐵剛彈起時，通過電磁鐵線圈的電流：I=U（2）由P=U2R可知，當(dāng)只有R2接入工作電路，工作電路中總電阻最小，功率最大，處于加熱狀態(tài)；當(dāng)R1則保溫功率為：P=U（3）水吸收的熱量為：Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（80℃﹣25℃）＝4.62×105J，恒溫調(diào)奶器加熱狀態(tài)下的電功率：P=U500s內(nèi)消耗的電能：W＝Pt＝1100W×500s＝5.5×105J，恒溫調(diào)奶器的加熱效率：η=QW×答：（1）銜鐵剛跳起時，通過電磁鐵線圈的電流為0.02A；（2）工作電路在保溫狀態(tài)下的電功率為55W；（3）此過程中水吸收的熱量為4.62×105J，恒溫調(diào)奶器的加熱效率為84%。8．圖甲是某電子秤工作原理的模擬電路。用靈敏電流表顯示托盤內(nèi)物體的質(zhì)量，靈敏電流表量程是0～0.1A，定值電阻R1＝50Ω，電源電壓恒為12V。壓敏電阻R2相當(dāng)于壓力傳感器，其電阻大小與托盤內(nèi)所放物體質(zhì)量m大小的關(guān)系如下表：R2/Ω550487428370310250200150100704020m/g010020030040050060070080090010001100求：（1）閉合開關(guān)，托盤中不放物體時，電路中的電流；（2）這架電子秤能稱量的最大質(zhì)量；（3）裝有液體的燒杯放在電子秤托盤上，質(zhì)量顯示為500g；現(xiàn)用細線懸掛一個體積為2.5×10﹣4m3的金屬塊浸沒在液體中，如圖乙所示，穩(wěn)定時質(zhì)量顯示為700g。求金屬塊受到的浮力和液體的密度?！窘獯稹拷猓海?）由圖甲可知，定值電阻R1與壓敏電阻R2串聯(lián)，托盤中不放物體時由表格可知，壓敏電阻R2＝550Ω，定值電阻R1＝50Ω，電路的總電阻：R＝R1+R2＝50+550Ω＝600Ω，根據(jù)歐姆定律算出電流表的示數(shù)：I=U（2）靈敏電流表量程是0～0.1A，Imax＝0.1A，根據(jù)歐姆定律電路中的最小電阻：Rmin=UImax壓敏電阻R2的最小值：R2min＝Rmin﹣R1＝120Ω﹣50Ω＝70Ω，查表可知當(dāng)R2min＝70Ω時，托盤中放置的物體質(zhì)量mmax＝900g，這架電子秤能稱量的最大質(zhì)量為900g；（3）裝有液體的燒杯放在電子秤托盤上，質(zhì)量顯示為500g；金屬塊浸沒在液體中，如圖乙所示，穩(wěn)定時質(zhì)量顯示為700g，電子秤增加的示數(shù)：Δm＝m2﹣m1＝700g﹣500g＝200g＝0.2kg，物體對電子秤的壓力變化量ΔF＝Δm?g＝0.2kg×10N/kg＝2N，由題意可知，物體浸沒在液體中受到的浮力：F?。溅＝2N；物體浸沒在液體中，V排＝V物＝2.5×104m3，由阿基米德原理可知，F(xiàn)?。紾排ρ液gV排，液體的密度：ρ液=F浮gV排答：（1）閉合開關(guān)，托盤中不放物體時，電路中的電流是0.02A；（2）這架電子秤能稱量的最大質(zhì)量900g；（3）金屬塊受到的浮力為2N，液體的密度0.8×103kg/m3。9．如圖所示，體積為V＝200cm3的木塊在繩子拉力F＝0.8N的作用下完全浸沒在水中，（g＝10N/kg，